一种氮气回收系统的制作方法

本实用新型涉及化工制造领域，具体而言，涉及一种氮气回收系统。

背景技术：

甲醇制烯烃技术经过几年的商业化应用，目前比较公认的开车顺序是：投料试车条件准备→三塔气密、水联运→反再两器升温→反应器氮气置换→两器加剂、转剂→两器流化升温→投料→合格产品。而MTO(由合成气经过甲醇转化为低碳烯烃的工艺)装置开车投料期间需80000Nm3/h氮气对反应器进行烘衬、升温和置换，根据生产要求，需要144h才能达到投料条件；烯烃分离车间反应气压缩机系统置换时需30000Nm³/h氮气，根据反应气系统化验分析，需60h才能达到接料条件。

现有技术存在以下客观缺点：

烯烃厂开车投料期间MTO装置反应器需80000Nm³/h氮气和反应气压缩机系统置换期间需要的30000Nm³/h氮气，需求量大，达到投料以及接料的所需时间长，降低制作效率，同时废气易造成空分负荷增加、能源浪费，以及污染环境。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种氮气回收系统，其能够降低氮气用量，节约能耗，减少氮气排放量，保护环境。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种氮气回收系统，适用于甲醇合成烯烃的反应系统中，其包括MTO装置反应器、换热器、烯烃分离装置以及开工加热炉，MTO装置反应器、换热器、烯烃分离装置以及开工加热炉依次连接形成用于氮气流通的闭合回路，开工加热炉通过补气管连通有氮气发生装置用于向开工加热炉补加氮气。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述烯烃分离装置包括多段离心压缩机以及吸收罐，压缩机的入口与吸收罐连通，吸收罐与换热器的出气口连通，压缩机的出口与开工加热炉的入气口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述压缩机为四段离心压缩机，压缩机的四段出口与补气管通过第一管道连通，第一管道设有第一阀门。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述第一管道设有第一单向阀，第一阀门位于第一单向阀靠近压缩机的一端，第一单向阀的出口位于其远离压缩机的一端。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述压缩机的三段出口与第一管道通过第二管道连通，第一管道与第二管道的连通处位于第一单向阀远离第一阀门的一侧，第二管道设有第二阀门以及第二单向阀，第二阀门位于第二单向阀靠近压缩机的一端，第二单向阀的出口位于其远离压缩机的一端。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述第一管道设有第三阀门，第二阀门位于第一管道及第二管道的连接处和第一管道及补气管的连接处之间。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述还包括水洗急冷塔，水洗急冷塔的进口与换热器连接，水洗急冷塔的出口与烯烃分离装置的进口连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述补气管设有第五阀门，第五阀门位于补气管及氮气发生装置的连接处与补气管及第一管道的连通处之间。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述还包括废气排出机构，废气排出机构包括依次连通的废气加热器以及火炬，废气加热器通过第三管道与烯烃分离装置的出口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述第三管道设有第四阀门。

本实用新型实施例的有益效果是：

本系统通过形成用于氮气流通的闭合回路，使得开工投料期间，烯烃分离装置接受来自MTO装置反应器的30000Nm³/h氮气来置换自身系统，置换后将氮气送至开工加热炉氮气入口处与系统外补的氮气混合后，在开工加热炉内加热后用于给MTO装置反应器升温和置换，形成氮气的闭路循环，使引入的热氮气能够循环利用，不断为MTO装置反应器加热，而不是直接放空排放，从而有效节省低压氮气的消耗量，每小时可节约氮气量50000Nm³；不仅实现了节能减排，同时也减少了装置开车成本。

利用上述氮气回收系统进行氮气的回收方法，其操作简单可控，节约能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的氮气回收系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的烯烃分离装置的结构示意图。

图标：10-氮气回收系统；110-开工加热炉；111-补气管；120-MTO装置反应器；130-换热器；140-水洗急冷塔；150-烯烃分离装置；151-多段离心压缩机；153-吸收罐；1511-压缩机的四段出口；1512-第一管道；1513-第一阀门；1514-第一单向阀；1515-压缩机的三段出口；1516-第二管道；1517-第二阀门；1518-第二单向阀；1519-第三阀门；160-废气排出机构；161-废气加热器；165-火炬；166-第三管道；167-第四阀门；168-第五阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实施例提供一种氮气回收系统10，其适用于甲醇合成烯烃的反应系统中。具体地，氮气回收系统10包括MTO装置反应器120、换热器130、烯烃分离装置150、水洗急冷塔140以及开工加热炉110。

具体地，本方案中，开工加热炉110主要用于加热氮气，开工加热炉110与MTO装置反应器120连接，进而将加热后的氮气输送至MTO装置反应器120，对MTO装置反应器120进行升温以及置换其内部的空气，为后续的甲醇合成烯烃做预备工作。

开工加热炉110通过补气管111连通有氮气发生装置用于向开工加热炉110补加氮气，其中，氮气发生装置为氮气管网。补气管111设有第五阀门168。

由于从MTO装置反应器120中出来的氮气或其他气体具有一定的热量，为了提高整体的氮气回收系统10的节能作用，MTO装置反应器120与换热器130连接，用于回收一定的热量进行在甲醇合成烯烃的反应系统的其他部分中进行利用。可选地，换热器130为立式换热器130，其稳定安全，占地少，结构紧凑，配管容易，不易结垢；同时传热系数较大，换热效果较好。

为了保护烯烃分离装置150，防止含有热量的氮气对其造成损坏，缩短使用寿命，可选地，换热器130与水洗急冷塔140连接，用于将从换热器130输出的氮气输送至水洗急冷塔140进行冷却，防止过热的氮气对烯烃分离装置150造成影响。其中，水洗急冷塔140的进气口位于其底部，其出气口位于水洗急冷塔140的顶部，也即是换热器130与水洗急冷塔140的底部的进气口连通，水洗急冷塔140的顶部的出气口与烯烃分离装置150连通。

其中请参阅图1以及图2，烯烃分离装置150包括多段离心压缩机151以及吸收罐153，压缩机的入口与吸收罐153连通，吸收罐153与换热器130的出气口连通，压缩机的出口与开工加热炉110的入气口连通。

本实施例中，多段离心压缩机151为四段离心压缩机，为了使得压缩，以及置换其本身的系统最佳化，可选地，压缩机的四段出口1511与补气管111通过第一管道1512连通，第一管道1512设有第一阀门1513。第五阀门168位于补气管111及氮气发生装置的连接处与补气管111及第一管道1512的连通处之间。

为了防止开工加热炉110内加热后的氮气回流，造成压缩机的损耗以及破坏，因此第一管道1512设有第一单向阀1514，第一单向阀1514的出口位于其远离压缩机的一端。同时为了使得当第一阀门1513关闭后，第一管道1512位于第一阀门1513至压缩机的之间可进行氮气的存储，提高第一管道1512的利用率，因此第一阀门1513位于第一单向阀1514靠近压缩机的一端。

进一步地，压缩机的三段出口1515与第一管道1512通过第二管道1516连通，进一步充分回收置换后的氮气。

同时，为了防止影响第一管道1512以及增加第二管道1516的利用率，第一管道1512与第二管道1516的连通处位于第一单向阀1514远离第一阀门1513的一侧，第二管道1516设有第二阀门1517以及第二单向阀1518，第二阀门1517位于第二单向阀1518靠近压缩机的一端，第二单向阀1518的出口位于其远离压缩机的一端，有效提高第二管道1516的利用率。

也即是，压缩机的三段出口1515与压缩机的四段出口1511并联连接，同时第一阀门1513以及第二阀门1517的设置，使得使用者可根据实际情况进行压缩机的三段出口1515和压缩机的四段出口1511的分别单独输送氮气或一起输送氮气的选择。

为了整体的控制压缩机与补气管111之间是否连通，因此，第一管道1512设有第三阀门1519，第二阀门1517位于第一管道1512及第二管道1516的连接处和第一管道1512及补气管111的连接处之间。

综上，MTO装置反应器120、换热器130、水洗急冷塔140、烯烃分离装置150以及开工加热炉110依次连接形成用于氮气流通的闭合回路，从而MTO装置反应器120开工投料期间反应气烘衬、升温和置换后的30000Nm3/h氮气经过水洗急冷塔140冷却降温后，作为烯烃分离装置150的反应气压缩机系统置换的原料氮气使用，置换后的氮气送至开工加热炉110加热后，继续输送至MTO装置反应器120，从而形成氮气的闭路循环。

氮气的闭路循环的设置，使得热氮气能够循环利用，不断为MTO装置反应器120加热，而不是直接放空排放，从而有效节省低压氮气的消耗量，每小时可节约氮气量50000Nm³；不仅实现了节能减排，同时也减少了MTO装置反应器120开车成本。同时能够降低MTO装置反应器120开车期间空分负荷，延长空分使用寿命。

当停车后，为了使得系统中的氮气排出，防止氮气一直在系统中造成安全隐患，可选地，氮气回收系统10还包括废气排出机构160，其中，废气排出机构160包括废气加热器161以及火炬165，废气加热器161以及火炬165依次连通，废气加热器161通过第三管道166与烯烃分离装置150的出口连通。

具体地，第三管道166与第一管道1512连通，第三管道166设有第四阀门167，同时第三管道166与第一管道1512的连通处位于第三阀门1519与第一管道1512及第二管道1516的连接处之间。

本实用新型还提出一种利用上述氮气回收系统10进行氮气的回收方法，其包括：

S1.将烯烃分离装置150中经压缩置换其自身的系统后的氮气输送至开工加热炉110，与补加的氮气混合并进行加热后，输送至MTO装置反应器120后进行MTO装置反应器120内部的升温和置换空气后，经换热后回到烯烃分离装置150，经压缩置换其自身的系统。

重复步骤S1。

综上，本实用新型提供的氮气回收系统，其能够降低氮气用量，节约能耗，减少氮气排放量，保护环境，降低MTO装置反应器开车期间空分负荷，延长空分使用寿命，同时减少了装置开车成本。本实用新型提供的利用上述氮气回收系统进行氮气的回收方法，其操作简单可控，节约能耗。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。